DE102004017303A1

DE102004017303A1 - injection

Info

Publication number: DE102004017303A1
Application number: DE102004017303A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Stoecklein; Holger Rapp; Thomas Schwarz; Andreas Gruenberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2005-10-27
Also published as: CN1942667A; WO2005098229A1; US20070221745A1; DE502005009762D1; EP1763628A1; EP1763628B1; JP2006525456A; ATE471450T1

Abstract

The invention relates to an injection nozzle for an internal combustion engine having a nozzle needle or needle unit for controlling an injection of fuel through at least one injection orifice and an actuator for driving a coupling piston. The nozzle needle or needle unit has a control surface that at least partially delimits a control chamber which communicates with a coupling chamber that is at least partially delimited by the coupling piston. The control surface is situated at the end of the nozzle needle or nozzle unit oriented away from the at least one injection orifice and the actuator drives the coupling piston to open the nozzle needle in such a way that a volume of the coupling chamber increases.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to an injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of Claim 1.

Aus der US 6,520,423 B1 ist eine derartige Einspritzdüse bekannt und besitzt eine Düsennadel zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch. Des Weiteren umfasst die Einspritzdüse einen piezoelektrischen Aktuator zum Antreiben eines Kopplungskolbens, der in einen Kopplungsraum eintaucht bzw. diesen zumindest teilweise begrenzt. Die Düsennadel bzw. ein die Düsennadel umfassender Nadelverband weist eine Steuerfläche auf, die einen Steuerraum zumindest teilweise begrenzt und die mit dem Kopplungsraum kommuniziert. Bei der bekannten Einspritzdüse ist die Steuerfläche dem wenigstens einem Spritzloch zugewandt an der Düsennadel bzw. am Nadelverband angeordnet. Zum Offnen der Düsennadel treibt der Aktuator bei der bekannten Einspritzdüse den Kopplungskolben so an, dass dieser tiefer in den Kopplungsraum eintaucht und dadurch das Volumen des Kopplungsraums reduziert. Durch die Reduzierung des Kopplungsraumvolumens steigt darin der Druck an, was zu einem entsprechenden Druckanstieg im damit kommunizierenden Steuerraum führt. Dementsprechend wird im Steuerraum die Steuerfläche mit dem erhöhten Druck beaufschlagt, wodurch eine von dem wenigstens einen Spritzloch weggerichtete Kraft in die Düsennadel bzw. in den Nadelverband eingeleitet wird. Dies führt dazu, dass die an der Düsennadel bzw. am Nadelverband angreifenden Öffnungskräfte überwiegen, so dass die Düsennadel aus ihrem Sitz abhebt und eine Kraftstoffeinspritzung durch das wenigstens eine Spritzloch ermöglicht.From the US 6,520,423 B1 Such an injection nozzle is known and has a nozzle needle for controlling an injection of fuel through at least one injection hole. Furthermore, the injection nozzle comprises a piezoelectric actuator for driving a coupling piston, which dips into a coupling space or at least partially limited. The nozzle needle or a needle assembly comprising the nozzle needle has a control surface which at least partially delimits a control chamber and which communicates with the coupling space. In the known injection nozzle, the control surface facing the at least one spray hole is arranged on the nozzle needle or on the needle assembly. To open the nozzle needle of the actuator drives the coupling piston in the known injection nozzle so that it dips deeper into the coupling space and thereby reduces the volume of the coupling space. By reducing the coupling space volume, the pressure in it increases, which leads to a corresponding increase in pressure in the control room communicating therewith. Accordingly, the control surface is subjected to the increased pressure in the control chamber, whereby a force directed away from the at least one injection hole is introduced into the nozzle needle or into the needle assembly. As a result, the opening forces acting on the nozzle needle or on the needle assembly predominate, so that the nozzle needle lifts from its seat and allows fuel injection through the at least one injection hole.

Bei der bekannten Einspritzdüse erfolgt die Steuerung der Düsennadel daher mit Hilfe eines Überdrucks, der deutlich über dem üblichen im Kopplungsraum und im Steuerraum vorherrschenden Druck liegen kann. Ublicher Weise herrscht bei geschlossener Düsennadel sowohl im Kopplungsraum als auch im Steuerraum ein vergleichsweise hoher Einspritzdruck, so dass relativ enge Herstellungstoleranzen eingehalten werden müssen, um unerwünscht hohe Leckagen zu vermeiden. Enge Herstellungstoleranzen sind jedoch mit vergleichsweise hohen Herstellungskosten verbunden. Des Weiteren ist bei der bekannten Einspritzdüse die Steuerfläche an einem Steuerkolben ausgebildet, der die Düsennadel antreibt bzw. einen Bestandteil des Nadelverbands bildet. Je nach Druckbeaufschlagung des Steuerraums bzw. der Steuerfläche können am Steuerkolben mehr oder weniger stark ausgeprägte Querkräfte angreifen, die sich aufgrund der Kopplung mit der Düsennadel auf diese übertragen können. Dies kann zu einer erhöhten Reibung der Düsennadel in ihrer Nadelführung führen, was die ordnungsgemäße Funktion der Düsennadel beeinträchtigen kann.at the known injection nozzle the control of the nozzle needle takes place therefore with the help of an overpressure, clearly over the usual in the coupling room and in the control room prevailing pressure can. The usual way prevails when the nozzle needle is closed a comparatively in both the coupling room and in the control room high injection pressure, so that relatively tight manufacturing tolerances must be respected around unwanted to avoid high leaks. However, tight manufacturing tolerances are associated with comparatively high production costs. Furthermore is in the known injection nozzle the control surface a control piston which drives the nozzle needle or a Part of the needle bandage forms. Depending on the pressurization the control chamber or the control surface can on the control piston more or less pronounced transverse forces attack, due to the coupling with the nozzle needle transferred to this can. This can be an increased Friction of the nozzle needle in her needle guide to lead, what the proper function the nozzle needle impair can.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Düsennadel direkt mit einem Unterdruck gesteuert werden kann, wodurch es grundsätzlich möglich ist, die Herstellungstoleranzen weniger eng vorzugeben. Ein vergrößertes Führungsspiel reduziert jedoch die Herstellungskosten. Des Weiteren kann bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse die Druckbeaufschlagung bzw. Druckabsenkung der Steuerfläche ohne weiteres so gestaltet werden, dass dabei keine Querkräfte in die Düsennadel bzw. in den Nadelverband eingeleitet werden, was die Funktionsfähigkeit der Einspritzdüse verbessert.The Injection nozzle according to the invention with the Features of claim 1 has the advantage that the nozzle needle can be controlled directly with a negative pressure, which makes it possible in principle to specify the manufacturing tolerances less closely. An enlarged leadership game however, reduces the manufacturing costs. Furthermore, at the injection nozzle according to the invention, the pressurization or pressure reduction of the control surface be readily designed so that there are no lateral forces in the nozzle needle or introduced into the needle bandage, what the functioning the injector improved.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Kopplungskolben den Kopplungsraum an einer dem wenigstens einen Spritzloch zugewandten Seite zumindest teilweise begrenzen. Diese Ausführungsform hat zur Folge, dass der Kopplungskolben vom Aktuator auf das wenigstens eine Spritzloch zu angetrieben wird, was einen besonders kompakten Aufbau für die Einspritzdüse ermöglicht.According to one advantageous embodiment can the coupling piston the coupling space at one of the at least one Limit injection side facing at least partially. These embodiment has the consequence that the coupling piston from the actuator to the at least a spray hole is driven too, resulting in a particularly compact design for the injection allows.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei welcher der Kopplungskolben in einem Zylinderraum hubverstellbar gelagert ist, der in einem Einsatzteil ausgebildet ist, das axial zwischen dem Aktuator und der Düsennadel oder dem Nadelverband angeordnet ist. Ein derartiges Einsatzteil kann besonders einfach mit hinreichender Genauigkeit gefertigt werden, was die Herstellungskosten für die Einspritzdüse reduziert.Advantageous is also an embodiment at which the coupling piston in a cylinder space adjustable in height is mounted, which is formed in an insert part, the axially between the actuator and the nozzle needle or the needle bandage is arranged. Such an insert can be made very easily with sufficient accuracy, what the manufacturing costs for the injector reduced.

Bei einer Weiterbildung kann im Zylinderraum eine Rückstellfeder angeordnet sein, die sich einenends am Kopplungskolben und anderenends an einem Grund des Zylinderraums abstützt. Mit Hilfe einer derartigen Rückstellfeder kann zum Schließen der Düsennadel der Kopplungskolben mit einer definierten Rückstellkraft in seine Ausgangsstellung vorgespannt werden, was gleichzeitig zu einem definierten Druckanstieg im Kopplungsraum und somit im Steuerraum führt. In der Folge können die in Schließrichtung wirksamen Kräfte an der Düsennadel verstärkt werden. Die vorgeschlagene Rückstellfeder unterstützt somit die Schließbewegung der Düsennadel.at a development may be arranged in the cylinder chamber a return spring, one at the coupling piston and the other at a bottom the cylinder space is supported. With the help of such a return spring can close the nozzle needle the coupling piston with a defined restoring force in its initial position be biased, which at the same time to a defined pressure increase in the coupling room and thus in the control room leads. As a result, the in the closing direction effective forces at the nozzle needle reinforced become. The proposed return spring thus supports the closing movement the nozzle needle.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the injection nozzle according to the invention emerge the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Zeichnungendrawings

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,One embodiment the injection nozzle according to the invention is in illustrated in the drawings and will be explained in more detail below, wherein same reference numerals to the same or similar or functionally identical Refer to components. Show, in each case schematically,

1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Einspritzdüse nach der Erfindung, 1 a simplified longitudinal section through an injection nozzle according to the invention,

2 eine vergrößerte Detailansicht eines in 1 mit II gekennzeichneten Längsabschnitts der Einspritzdüse. 2 an enlarged detail view of an in 1 marked with II longitudinal section of the injector.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Entsprechend 1 umfasst eine erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 einen Düsenkörper 2, in dem ein Aktuator 3 und eine Düsennadel 4 angeordnet sind. Der Aktuator 3 ist vorzugsweise als piezoelektrischer Aktuator 3 ausgestaltet, also ein Piezo-Aktuator 3, der bei einer Strombeaufschlagung seine axiale Länge vergrößert und bei Wegfall der Strombeaufschlagung wieder reduziert. Die Düsennadel 4 dient zur Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch 5, das in einer Düsenspitze 6 untergebracht ist. Üblicherweise enthält die Einspritzdüse 1 mehrere Spritzlöcher 5, die quasi sternförmig bezüglich einer Längsmittelachse 7 der Düsennadel 4 bzw. der Einspritzdüse 1 angeordnet sein können. Die Düsennadel 4 arbeitet mit einem Nadelsitz 8 zusammen. Im Schließzustand der Düsennadel 4 sitzt diese in ihrem Nadelsitz 8 und trennt das wenigstens eine Spritzloch 5 von einer hier nicht näher bezeichneten Kraftstoffzuführung ab, in welcher der einzuspritzende Kraftstoff unter einem relativ hohen Einspritzdruck bereitgestellt wird. Im geöffneten Zustand ist die Düsennadel 4 vom Nadelsitz 8 abgehoben, wodurch das wenigstens eine Spritzloch 5 mit der Kraftstoffzuführung verbunden ist. In der Folge kommt es zu einer Eindüsung von Kraftstoff in einen Einspritzraum 9, der ein Brennraum oder ein Gemischbildungsraum sein kann.Corresponding 1 includes an injection nozzle according to the invention 1 a nozzle body 2 in which an actuator 3 and a nozzle needle 4 are arranged. The actuator 3 is preferably as a piezoelectric actuator 3 designed, so a piezo actuator 3 , which increases its axial length when a current is applied and again reduced when the current is removed. The nozzle needle 4 serves to control an injection of fuel through at least one injection hole 5 in a nozzle tip 6 is housed. Usually, the injector contains 1 several spray holes 5 which are quasi star-shaped with respect to a longitudinal central axis 7 the nozzle needle 4 or the injection nozzle 1 can be arranged. The nozzle needle 4 works with a needle seat 8th together. In the closed state of the nozzle needle 4 she sits in her needle seat 8th and separates the at least one spray hole 5 from a fuel supply, unspecified here, in which the fuel to be injected is provided under a relatively high injection pressure. In the open state is the nozzle needle 4 from the needle seat 8th lifted, causing the at least one injection hole 5 connected to the fuel supply. As a result, there is an injection of fuel into an injection space 9 which may be a combustion chamber or a mixture formation space.

Die Einspritzdüse 1 dient zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Fahrzeug angeordnet sein kann. Dabei ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine eine separate Einspritzdüse 1 zugeordnet. Beim sogenannten „Common-Rail-System" ist für mehrere, insbesondere für sämtliche, Einspritzdüsen 1 der Brennkraftmaschine eine gemeinsame Kraftstoffversorgung vorgesehen, welche den einzudüsenden Kraftstoff auf dem relativen hohen Niveau des Einspritzdrucks bereitstellt.The injector 1 is used for injecting fuel into the combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine, which may be arranged in particular in a vehicle. Each cylinder of the internal combustion engine is a separate injection nozzle 1 assigned. In the so-called "common rail system" is for several, especially for all, injectors 1 the internal combustion engine provided a common fuel supply, which provides the einzudüsenden fuel at the relatively high level of injection pressure.

Die Düsennadel 4 bildet hier einen Bestandteil eines Nadelverbands 10, der neben der Düsennadel 4 hier exemplarisch außerdem eine Kopplungsstange 11 sowie einen Steuerkolben 12 aufweisen kann. Die einzelnen Bestandteile des Nadelverbands 10 bilden eine gemeinsam hubverstellbare Einheit, die zumindest zur Übertragung von Druckkräften geeignet ist. Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass zwei benachbarte Komponenten des Nadelverbands 10 lediglich lose aneinander anliegen. Ebenso ist es möglich, dass zwei benachbarte Bestandteile des Nadelverbands 10 fest miteinander verbunden sind, z. B. durch eine Schweiß- oder Lötverbindung. Ebenso ist es möglich, dass zumindest zwei Bestandteile des Nadelverbands 10 einteilig aus einem Stück hergestellt sind.The nozzle needle 4 here forms part of a needle bandage 10 , next to the nozzle needle 4 here also exemplarily a coupling rod 11 and a control piston 12 can have. The individual components of the needle bandage 10 form a common hubverstellbare unit which is suitable at least for the transmission of compressive forces. It is basically possible that two adjacent components of the needle assembly 10 only lie loosely against one another. Likewise, it is possible for two adjacent components of the needle assembly 10 firmly connected to each other, for. B. by a weld or solder joint. It is also possible that at least two components of the needle assembly 10 made in one piece from one piece.

Der Aktuator 3 treibt über eine gelenkartige Koppelstelle 13 eine Kolbenstange 14 und über diese einen Kopplungskolben 15 an.The actuator 3 drives over a joint-like coupling point 13 a piston rod 14 and about this a coupling piston 15 at.

Entsprechend 2 begrenzt der Kopplungskolben 15 einen Kopplungsraum 16 zumindest teilweise. Dieser Kopplungsraum 16 kommuniziert über einen Verbindungspfad 17 mit einem Steuerraum 18. Dieser Steuerraum 18 ist vom Steuerkolben 12 bzw. von einer Steuerfläche 19 zumindest teilweise begrenzt. Die Steuerfläche 19 ist hier am Steuerkolben 12 ausgebildet. Ebenso ist es möglich, die Steuerfläche 19 direkt an der Düsennadel 4 oder an einer anderen Komponente des Nadelverbands 10 anzuordnen.Corresponding 2 limits the coupling piston 15 a coupling room 16 at least partially. This coupling room 16 communicates via a connection path 17 with a control room 18 , This control room 18 is from the control piston 12 or from a control surface 19 at least partially limited. The control area 19 is here at the spool 12 educated. Likewise, it is possible to control the area 19 directly at the nozzle needle 4 or on another component of the needle assembly 10 to arrange.

Erfindungsgemäß ist die Steuerfläche 19 so an der Düsennadel 4 bzw. am Nadelverband 10 angeordnet, dass sie von dem wenigstens einen Spritzloch 5 abgewandt ist. Das bedeutet, dass ein im Steuerraum 18 herrschender Druck die Steuerfläche 19 so beaufschlagt, dass diese eine in Schließrichtung der Düsennadel 4 wirkende Kraft in die Düsennadel 4 bzw. in den Nadelverband 10 einleiten kann. Des Weiteren ist bei der vorliegenden Erfindung die Anordnung des Kopplungskolbens 15 relativ zum Kopplungsraum 16 so gewählt, dass der Aktuator 3 bei seiner Betätigung zum Offnen der Düsennadel 4 den Kopplungskolben 15 so antreibt, dass sich ein Volumen des Kopplungsraums 16 vergrößert.According to the invention, the control surface 19 so at the nozzle needle 4 or on the needle bandage 10 arranged that they from the at least one injection hole 5 turned away. That means one in the control room 18 prevailing pressure the control surface 19 acted upon so that this one in the closing direction of the nozzle needle 4 acting force in the nozzle needle 4 or in the needle bandage 10 can initiate. Furthermore, in the present invention, the arrangement of the coupling piston 15 relative to the coupling room 16 so chosen that the actuator 3 in its operation to open the nozzle needle 4 the coupling piston 15 so that drives a volume of the coupling space 16 increased.

Bei der hier gezeigten Ausführungsform begrenzt der Kopplungskolben 15 den Kopplungsraum 16 an einer dem wenigstens einen Spritzloch 5 zugewandten Seite 20 zumindest teilweise. In der Folge besitzt der Kopplungskolben 15 eine von dem wenigstens einen Spritzloch 5 abgewandte Kopplungsfläche 21, die im Kopplungsraum 16 angeordnet ist bzw. diesen teilweise begrenzt. Um das Volumen des Kopplungsraums 16 zu vergrößern, treibt der Aktuator 3 den Kopplungskolben 15 somit in Richtung auf das wenigstens eine Spritzloch 5 an.In the embodiment shown here, the coupling piston limits 15 the coupling room 16 at one of the at least one spray hole 5 facing side 20 at least partially. In the consequence possesses the coupling piston 15 one of the at least one spray hole 5 remote coupling surface 21 in the coupling room 16 is arranged or partially limited. To the volume of coupling chamber 16 To enlarge, the actuator drives 3 the coupling piston 15 thus in the direction of the at least one spray hole 5 at.

Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist der Kopplungskolben 15 in einem Zylinderraum 22 hubverstellbar gelagert. In diesem Zylinderraum 22 ist eine Rückstellfeder 23 angeordnet, die im folgenden auch als Kopplungskolben-Rückstellfeder 23 bezeichnet wird. Die Kopplungskolben-Rückstellfeder 23 ist in axialer Richtung einenends am Kopplungskolben 15 und anderenends an einem Grund 24 des Zylinderraums 22 abgestützt. Der Zylinderraum 22 ist außerdem auf hier nicht näher dargestellte Weise an ein Leckagesystem angeschlossen, so dass eine Hubverstellung des Kopplungskolbens 15 das Volumen im Zylinderraum 22 verändern kann, ohne dass es hierbei zu einer signifikanten Druckveränderung im Zylinderraum 22 kommt.In the preferred embodiment shown here, the coupling piston is 15 in a cylinder room 22 adjustable in height. In this cylinder room 22 is a return spring 23 arranged, which in the following also as a coupling piston return spring 23 referred to as. The coupling piston return spring 23 is in the axial direction at one end on the coupling piston 15 and at the other end, for a reason 24 of the cylinder space 22 supported. The cylinder space 22 is also connected in a manner not shown here to a leakage system, so that a stroke adjustment of the coupling piston 15 the volume in the cylinder space 22 can change without causing a significant pressure change in the cylinder chamber 22 comes.

Der Zylinderraum 22 ist in einem als separates Bauteil ausgestalten Einsatzteil 25 ausgebildet, das axial zwischen dem Aktuator 3 und der Düsennadel 4 bzw. dem Nadelverband 10 angeordnet ist. Dabei stützt sich das Einsatzteil 25 bei der hier gezeigten Ausführungsform in axialer Richtung einenends an einem Bestandteil des Düsenkörpers 2 und anderenends z. B. an einer Dichtplatte 26 ab. Bei der hier gezeigten Ausführungsform besitzt das Einsatzteil 25 an einer dem Aktuator 3 zugewandten Stirnseite einen axial abstehenden, radial außen angeordneten Ringkragen 27, der sich axial an der Dichtplatte 26 abstützt, wodurch axial zwischen der Dichtplatte 26 und dem Einsatzteil 25 der Kopplungsraum 16 ausgebildet ist. Des Weiteren ist bei der hier gezeigten Ausführungsform der Verbindungspfad 17 in das Einsatzteil 25 integriert. Exemplarisch kann der Verbindungspfad 17 aus zwei miteinander kommunizierenden Bohrungen 28 und 29 gebildet sein, von denen die eine 28 an den Kopplungsraum 16 und die andere 29 an den Steuerraum 18 angeschlossen ist.The cylinder space 22 is in an embodied as a separate component insert 25 formed, which is axially between the actuator 3 and the nozzle needle 4 or the needle bandage 10 is arranged. This is where the insert part is based 25 in the embodiment shown here in the axial direction at one end on a component of the nozzle body 2 and other ends z. B. on a sealing plate 26 from. In the embodiment shown here has the insert 25 at one of the actuators 3 facing end face an axially projecting, radially outer annular collar 27 which is axially on the sealing plate 26 supported, thereby axially between the sealing plate 26 and the insert part 25 the coupling room 16 is trained. Furthermore, in the embodiment shown here, the connection path is 17 in the insert 25 integrated. By way of example, the connection path 17 from two communicating holes 28 and 29 be formed, of which the one 28 to the coupling space 16 and the other one 29 to the control room 18 connected.

Bei der hier gezeigten Ausführungsform durchdringt die Kolbenstange 14 die Dichtplatte 26 zentral und stützt sich axial am Kopplungskolben 15 ab. Auch hier ist es grundsätzlich möglich, dass Kolbenstange 14 und Kopplungskolben 15 lediglich lose aneinander anliegen. Ebenso können Kopplungskolben 15 und Kolbenstange 14 fest miteinander verbunden oder einteilig aus einem Stück gefertigt sein. Die Kolbenstange 14 ragt in den Kopplungsraum 16 ein, d. h. die Kolbenstange 14 durchsetzt den Kopplungsraum 16 in axialer Richtung bis zum Kopplungskolben 15. Dabei besitzt die Kolbenstange 14 zumindest innerhalb des Kopplungsraums 16 einen Außenquerschnitt 30, der kleiner ist als ein Außenquerschnitt 31 des Kopplungskolbens 15. Auf diese Weise wird die Kopplungsfläche 21 realisiert bzw. wird dadurch die Abhängigkeit des Kopplungsraumvolumens von der Hubstellung des Kopplungskolbens 15 und der Kolbenstange 14 realisiert. Im vorliegenden Fall ist/sind die Kolbenstange 14 und/oder der Kopplungskolben 15 zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch ausgestaltet.In the embodiment shown here, the piston rod penetrates 14 the sealing plate 26 centrally and supported axially on the coupling piston 15 from. Again, it is basically possible that piston rod 14 and coupling pistons 15 only lie loosely against one another. Likewise, coupling pistons can 15 and piston rod 14 firmly connected to each other or be made in one piece from one piece. The piston rod 14 protrudes into the coupling room 16 a, ie the piston rod 14 penetrates the coupling room 16 in the axial direction to the coupling piston 15 , It has the piston rod 14 at least within the coupling room 16 an outer cross section 30 which is smaller than an outer cross section 31 of the coupling piston 15 , In this way the coupling surface becomes 21 realized or thereby the dependence of the coupling space volume of the stroke position of the coupling piston 15 and the piston rod 14 realized. In the present case, the piston rod is / are 14 and / or the coupling piston 15 cylindrical, in particular circular cylindrical designed.

Entsprechend 1 kann zwischen der Dichtplatte 26 und einer axial am Aktuator 3 abgestützten Stützplatte 32 eine weitere Rückstellfeder 33 angeordnet sein, die im folgenden auch als Aktuator-Rückstellfeder 33 bezeichnet wird. Die Aktuator-Rückstellfeder 33 stützt sich in axialer Richtung einerseits an der Abstützplatte 32 und andererseits an der Dichtplatte 26 ab und ist somit über das Einsatzteil 25 am Düsenkörper 2 abgestützt. Der Aktuator 3 ist über die Koppelstelle 13 zentrisch durch die Stützplatte 32 hindurch mit der Kolbenstange 14 verbunden.Corresponding 1 can be between the sealing plate 26 and one axially on the actuator 3 supported support plate 32 another return spring 33 be arranged, which in the following also as actuator return spring 33 referred to as. The actuator return spring 33 is supported on the one hand on the support plate in the axial direction 32 and on the other hand on the sealing plate 26 off and is thus about the insert part 25 on the nozzle body 2 supported. The actuator 3 is via the coupling point 13 centric through the support plate 32 through with the piston rod 14 connected.

Entsprechend 2 ist der Steuerraum 18 axial zwischen dem Einsatzteil 25 und dem Steuerkolben 12 ausgebildet, wobei er hier außerdem radial von einer Hülse 34 eingefasst ist. In dieser Hülse 34 ist der Steuerkolben 12 hubverstellbar gelagert. Aus 2 wird hier deutlich, dass die Verlegung des Verbindungspfads 17 innerhalb des Einsatzteils 25 vorteilhaft gezielt so realisiert werden kann, dass der Verbindungspfad 17 hier über die Bohrung 29 zentral in den Steuerraum 18 einmündet. Hierdurch kann ein besonders gleichmäßiger Druckaufbau bzw. Druckabbau im Steuerraum 18 erzielt werden, um Querkräfte am Steuerkolben 12 und somit am Nadelverband 10 zu vermeiden.Corresponding 2 is the control room 18 axially between the insert part 25 and the control piston 12 formed here, wherein he also here radially from a sleeve 34 is enclosed. In this sleeve 34 is the control piston 12 adjustable in height. Out 2 here it becomes clear that the relocation of the connection path 17 within the insert 25 Advantageously targeted can be realized so that the connection path 17 here over the hole 29 centrally in the control room 18 opens. This allows a particularly uniform pressure build-up or pressure reduction in the control room 18 be achieved to shear forces on the control piston 12 and thus on the needle bandage 10 to avoid.

Zurückkommend auf 1 kann eine weitere Rückstellfeder 35 vorgesehen sein, die im folgenden auch als Nadel-Rückstellfeder 35 bezeichnet wird. Die Nadel-Rückstellfeder 35 ist in axialer Richtung einenends an der Hülse 34 und anderenends an einem Stützring 36 abgestützt, der sich seinerseits am Nadelverband 10 abstützt bzw. einen Bestandteil des Nadelverbands 10 bildet.Coming back to 1 can be another return spring 35 be provided in the following also as a needle return spring 35 referred to as. The needle return spring 35 is in the axial direction at one end of the sleeve 34 and at the other end to a support ring 36 supported, in turn, on the needle bandage 10 supports or a component of the needle assembly 10 forms.

Die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 arbeitet wie folgt:
In einem Ausgangszustand ist die Düsennadel 4 geschlossen, d. h. die Düsennadel 4 sitzt im Nadelsitz 8 und sperrt somit die Verbindung der Kraftstoffversorgung zu dem wenigstens einen Spritzloch 5. In diesem Ausgangszustand herrscht im Steuerraum 18 und im Kopplungsraum 16 derselbe Druck, insbesondere der Kraftstoffhochdruck. Dieser Kraftstoffhochdruck kann beispielsweise durch eine gezielte und/oder unvermeidliche Leckage des Kopplungsraums 16 und/oder des Steuerraums 18 und/oder des Verbindungspfads 17 gegenüber der Kraftstoffversorgung eingestellt werden. Der in Steuerraum 18 wirksame Druck erzeugt an der Steuerfläche 19 eine in Schließrichtung der Düsennadel 4 orientierte Kraft. Des Weiteren leitet auch die Nadel-Rückstellfeder 35 eine Schließkraft in den Nadelverband 10 ein. Insgesamt überwiegen am Nadelverband 10 die in Schließrichtung wirksamen Kräfte.The injection nozzle according to the invention 1 works as follows:
In an initial state is the nozzle needle 4 closed, ie the nozzle needle 4 sits in the needle seat 8th and thus blocks the connection of the fuel supply to the at least one spray hole 5 , In this initial state prevails in the control room 18 and in the coupling room 16 the same pressure, especially the high pressure fuel. This fuel high pressure can, for example, by a targeted and / or unavoidable leakage of the coupling space 16 and / or the control room 18 and / or the connection path 17 adjusted to the fuel supply. The in control room 18 effective pressure generated at the control surface 19 one in the closing direction of the nozzle needle 4 oriented force. Furthermore, also directs the needle return spring 35 a closing force in the needle bandage 10 one. Overall, outweigh the needle bandage 10 the forces acting in the closing direction.

Die Aktuator-Rückstellfeder 33 hat den Aktuator 3 in seine verkürzte Ausgangslage vorgespannt. Auch die Kopplungskolben-Rückstellfeder 23 hält den Kopplungskolben 15 entgegen der im Kopplungsraum 16 wirkenden Kraft vorgespannt.The actuator return spring 33 has the actuator 3 biased into its shortened starting position. Also the coupling piston return spring 23 holds the coupling piston 15 contrary to the coupling room 16 biased acting force.

Um einen Einspritzvorgang durch das wenigstens eine Spritzloch 5 einzuleiten, wird der Aktuator 3 betätigt bzw. aktiviert, wodurch dieser seine Länge vergrößert und dadurch über die Kolbenstange 14 den Kopplungskolben 15 axial in Richtung des wenigstens einen Spritzlochs 5 antreibt. Hierdurch wird die dem Kopplungsraum 16 ausgesetzte Kopplungsfläche 21 des Kopplungskolbens 15 relativ zum Kopplungsraum 16 so verstellt, dass sich das Volumen des Kopplungsraums 16 vergrößert. Mit der Vergrößerung des Kopplungsraumvolumens geht ein Druckabfall im Kopplungsraum 16 einher, der sich über den Verbindungspfad 17 in den Steuerraum 18 fortpflanzt. Durch den reduzierten Druck im Steuerraum 18 werden die an der Steuerfläche 19 in Schließrichtung wirksamen Kräfte reduziert, derart, dass am Nadelverband 10 nunmehr die in Öffnungsrichtung wirksamen Kräfte überwiegen. Folglich hebt die Düsennadel 4 von ihrem Nadelsitz 8 ab, was das wenigstens eine Spritzloch 5 mit der Kraftstoffversorgung verbindet und den Einspritzvorgang ermöglicht.To an injection process through the at least one injection hole 5 initiate, becomes the actuator 3 operated or activated, whereby this increases its length and thereby on the piston rod 14 the coupling piston 15 axially in the direction of the at least one injection hole 5 drives. As a result, the coupling space 16 exposed coupling surface 21 of the coupling piston 15 relative to the coupling room 16 adjusted so that the volume of the coupling space 16 increased. With the enlargement of the coupling space volume, there is a pressure drop in the coupling space 16 It is accompanied by the connection path 17 in the control room 18 propagates. Due to the reduced pressure in the control room 18 will be at the control area 19 reduced in the closing direction effective forces, such that the needle bandage 10 now outweigh the effective forces in the opening direction. Consequently, the nozzle needle lifts 4 from her needle seat 8th from what that at least one spray hole 5 connects with the fuel supply and allows the injection process.

Zur Beendigung des Einspritzvorganges wird der Aktuator 3 deaktiviert, wodurch sich seine Länge reduziert. Die durch den Öffnungsvorgang gespannten Rückstellfedern 23, 33 und 35 können nun bei deaktiviertem Aktuator 3 ihre Rückstellkräfte entfalten und in der Folge den Aktuator und den Kopplungskolben 15 sowie die Düsennadel 4 in die Ausgangsstellung zurücktreiben. Wichtig für den Schließvorgang der Düsennadel 4 ist dabei, dass der Kopplungskolben 15 angetrieben durch die Kopplungskolben-Rückstellfeder 23 das Volumen des Kopplungsraums 16 wieder reduziert, was mit einem entsprechenden Druckanstieg im Kopplungsraum 16 und somit auch im Steuerraum 18 einhergeht. Der erhöhte Druck im Steuerraum 18 vergrößert in entsprechendem Maße die über die Steuerfläche 19 in den Nadelverband 10 eingeleiteten Schließkräfte. Sobald die Düsennadel 4 wieder in ihren Nadelsitz 8 einfährt, ist die Verbindung des wenigstens einen Spritzlochs 5 mit der Kraftstoffzuführung unterbrochen und der Einspritzvorgang beendet.To complete the injection process, the actuator 3 disabled, reducing its length. The tensioned by the opening process return springs 23 . 33 and 35 can now with deactivated actuator 3 their restoring forces unfold and subsequently the actuator and the coupling piston 15 as well as the nozzle needle 4 drive back to the starting position. Important for the closing process of the nozzle needle 4 is doing that the coupling piston 15 driven by the coupling piston return spring 23 the volume of the coupling space 16 again reduced, which with a corresponding pressure increase in the coupling space 16 and thus also in the control room 18 accompanied. The increased pressure in the control room 18 increased by a corresponding extent on the control surface 19 in the needle bandage 10 initiated closing forces. As soon as the nozzle needle 4 back in her needle seat 8th enters, is the connection of at least one injection hole 5 interrupted with the fuel supply and the injection process ended.

Die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 ist somit direkt über den Druck bzw. Unterdruck an der Steuerfläche 19 gesteuert, der mit Hilfe des Aktuators 3 variierbar ist. Beachtenswert ist hierbei, dass die hydraulisch arbeitenden Komponenten der Einspritzdüse 1 maximal dem Einspritzdruck ausgesetzt sind, da zur Betätigung der Düsennadel 4 der Druck im Steuerraum 18 abgesenkt wird. In der Folge können die hydraulischen Komponenten herstellungstechnisch mit weniger Aufwand gefertigt werden. Insbesondere können ein geringeres Spiel sowie größere Toleranzen zugelassen werden, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten auswirkt. Des Weiteren existiert keine unmittelbare Kopplung zwischen der Düsennadel 4 bzw. dem Nadelverband 10 einerseits und dem Kopplungskolben 15 andererseits, was nachteilige Wechselwirkungen zwischen den genannten Bauteilen reduziert bzw. eliminiert.The injection nozzle according to the invention 1 is thus directly above the pressure or negative pressure at the control surface 19 controlled by means of the actuator 3 is variable. It is noteworthy that the hydraulic components of the injector 1 are exposed to the maximum injection pressure, since for actuating the nozzle needle 4 the pressure in the control room 18 is lowered. As a result, the hydraulic components manufacturing technology can be manufactured with less effort. In particular, a lesser game and larger tolerances can be allowed, which has an advantageous effect on the manufacturing cost. Furthermore, there is no direct coupling between the nozzle needle 4 or the needle bandage 10 on the one hand and the coupling piston 15 on the other hand, which reduces or eliminates adverse interactions between said components.

11: Einspritzdüseinjection
22: Düsenkörpernozzle body
33: Aktuatoractuator
44: Düsennadelnozzle needle
55: Spritzlochspiracle
66: Düsenspitzenozzle tip
77: DüsenlängsmittelachseNozzle longitudinal central axis
88th: Nadelsitzneedle seat
99: EinspritzraumInjection room
1010: Nadelverbandneedle unit
1111: Kopplungsstangecoupling rod
1212: Steuerkolbenspool
1313: Koppelstellecoupling point
1414: Kolbenstangepiston rod
1515: Kopplungskolbencoupling piston
1616: Kopplungsraumcoupling space
1717: Verbindungspfadconnection path
1818: Steuerraumcontrol room
1919: Steuerflächecontrol surface
2020: Seite von 16 side of 16
2121: Kopplungsflächecoupling surface
2222: Zylinderraumcylinder space
2323: RückstellfederReturn spring
2424: Grund von 22 Reason of 22
2525: Einsatzteilinsert
2626: Dichtplattesealing plate
2727: Ringkragengorget
2828: Bohrungdrilling
2929: Bohrungdrilling
3030: Außenquerschnitt von 16 External cross section of 16
3131: Außenquerschnitt von 15 External cross section of 15
3232: Stützplattesupport plate
3333: RückstellfederReturn spring
3434: Hülseshell
3535: RückstellfederReturn spring
3636: Stützringsupport ring

Claims

Injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, - with a nozzle needle ( 4 ) for controlling an injection of fuel through at least one injection hole ( 5 ), - with an actuator ( 3 ) to power a Kopp piston ( 15 ), - whereby the nozzle needle ( 4 ) or a nozzle needle ( 4 ) comprehensive needle bandage ( 10 ) a control surface ( 19 ) having a control room ( 18 ) at least partially limited, - wherein the control room ( 18 ) with a coupling space ( 16 ), wherein - the coupling piston ( 15 ) the coupling space ( 16 ) is at least partially limited, characterized in that - the control surface ( 19 ) of the at least one injection hole ( 5 ) facing away from the nozzle needle ( 4 ) or on the needle bandage ( 10 ) is arranged, - that the actuator ( 3 ) the coupling piston ( 15 ) for opening the nozzle needle ( 4 ) drives so that a volume of the coupling space ( 16 ).

Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the coupling piston ( 15 ) the coupling space ( 16 ) at one of the at least one spray hole ( 5 ) facing side (20) at least partially limited.

Injection nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that - the coupling piston ( 15 ) in a cylinder space ( 22 ) is adjustable in stroke, - that the cylinder space ( 22 ) in an insert ( 25 ) formed axially between the actuator ( 3 ) and the nozzle needle ( 4 ) or the needle bandage ( 10 ) is arranged.

Injection nozzle according to claim 3, characterized in that in the cylinder space ( 22 ) a return spring ( 23 ) is arranged, which at one end on the coupling piston ( 15 ) and at the other end at a reason ( 24 ) of the cylinder space ( 22 ) is supported.

Injection nozzle according to claim 3 or 4, characterized in that a control chamber ( 18 ) with the coupling space ( 16 ) communicatively connecting connection path ( 17 ) in the insert part ( 25 ) is trained.

Injection nozzle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the actuator ( 3 ) the coupling piston ( 15 ) via a piston rod ( 14 ), which up to the coupling piston ( 15 ) the coupling space ( 16 ) and their the coupling space ( 16 ) exposed outer cross section ( 30 ) is smaller than the coupling space ( 16 ) exposed outer cross section ( 31 ) of the coupling piston ( 15 ).

Injection nozzle according to claims 3 and 6, characterized in that the coupling space ( 16 ) axially between the insert part ( 25 ) and a sealing plate ( 26 ) is formed, which centrally from the piston rod ( 14 ) is interspersed.

Injection nozzle according to claim 7, characterized in that - the sealing plate ( 26 ) axially on the insert part ( 25 ) and / or - that on the sealing plate ( 25 ) a further return spring ( 33 ), which in addition to the actuator ( 3 ) is directly or indirectly supported.

Injection nozzle according to one of claims 1 to 8, characterized in that a control chamber ( 18 ) with the coupling space ( 16 ) communicatively connecting connection path ( 17 ) axially and centrally to the control room ( 18 ) connected.